JPS6295821A - Ion implanting method - Google Patents

Ion implanting method

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JPS6295821A
JPS6295821A JP23515085A JP23515085A JPS6295821A JP S6295821 A JPS6295821 A JP S6295821A JP 23515085 A JP23515085 A JP 23515085A JP 23515085 A JP23515085 A JP 23515085A JP S6295821 A JPS6295821 A JP S6295821A
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JP
Japan
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layer
mask
ion
film
ion implantation
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JP23515085A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Wada
恭雄 和田
Masao Tamura
田村 誠男
Nobuyoshi Kashu
夏秋 信義
Shizunori Oyu
大湯 静憲
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable a highly precise ion implantation by a method wherein a mask, consisting of a first layer having a small ion energy loss and a second layer having a large ion energy loss, is used as an ion implanting mask. CONSTITUTION:After an SiO2 layer 15 has been grown on a P-type silicon substrate 14 by performing a wet oxidizing method, photoresist film 16 and a tungsten film 17 are deposited thereon. Then, after a photoresist has been deposited, exposing and developing processes are performed, and a resist pattern 18 is formed. Subsequently, an ion implanting mask consisting of a three-layer pattern of layers 15, 16 and 17 is formed by performing a reactive ion etching on the layers 15, 16 and 17 using the pattern 18 as a mask. Then, an ion implanted layer 19 is formed by implanting boric ion using said three-layer pattern as a mask.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半導体装置製造時に行なわれるイオン打込み
方法に係υ、tP!fVC,Wlいエネルギ(加速電圧
はぼ500KeV以上)でイオン打込みを行なうのに好
適なイネン打込み方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to an ion implantation method performed during the manufacture of semiconductor devices. The present invention relates to an ion implantation method suitable for performing ion implantation with low energy (acceleration voltage is about 500 KeV or higher).

〔発明の背景〕[Background of the invention]

従来の半導体装置製造の際のイオン打込み方法において
は、該半導体装置の所望の部分にイオン打込みを行なう
に当り、ホトレジスト膜、二酸化珪素(以下sio、と
略記する)等をマスクとして用い、必要72:部分のみ
にイオンが打ち込まれるようにしている。しかしながら
、ホトレジスト膜や料 5iot膜等の材料は、該材中でのイオンのエネルギ△ 損失が小さいので高いエネルギのイオン打込みに対して
十分なマスク効果を持たせるためには、実用的な限度を
超えて厚い膜を形成する必要がある。
In a conventional ion implantation method for manufacturing a semiconductor device, when implanting ions into a desired part of the semiconductor device, a photoresist film, silicon dioxide (hereinafter abbreviated as SIO), etc. is used as a mask, and the necessary : Ions are implanted only in that part. However, materials such as photoresist films and 5iot films have a small ion energy loss, so in order to have a sufficient masking effect against high-energy ion implantation, there is a practical limit. It is necessary to form a film that is even thicker than the above.

この点をさらに詳細に説明する。ボロンイオン(以下B
ゝと略記する)打込みを例にとるとホトレジスト膜、5
xOt膜等をマスクとして用いる場合、一般的に B+
を完全に阻止して、完全なイオン打込みのマスクとして
の機能を持たせるためには、イオンの打込みエネルギを
X (KeV)、必要なマスク材の最小の厚さをY(μ
m)とすると、次の関係が得られる。
This point will be explained in more detail. Boron ion (hereinafter referred to as B
Taking implantation as an example, a photoresist film, 5
When using xOt film etc. as a mask, generally B+
In order to completely prevent this and function as a complete ion implantation mask, the ion implantation energy must be set to X (KeV) and the minimum thickness of the required mask material to be set to Y (μ
m), the following relationship is obtained.

Y=X/85         ・・・・・・・・・・
・・ (1)例えば、B1を50Ke■で打込むために
は、0.6μmの厚嘔のマスク材料が必要でおる。(1
)式はプロセスげらつさを考慮していないため、通常必
要とされる10%のマージンを、膜厚およびイオン打込
みエネルギの両方に対して考慮すると、実際に必要とな
るマスク材料の膜厚は、これよシも20チ増して0.7
2μm (=0.6 X 1.2 )となる。
Y=X/85 ・・・・・・・・・・・・
(1) For example, in order to implant B1 with 50Ke, a mask material with a thickness of 0.6 μm is required. (1
) formula does not take into account process roughness, so if the normally required 10% margin is considered for both film thickness and ion implantation energy, the actual required film thickness of the mask material Ha, this is also 20 inches more and 0.7
2 μm (=0.6×1.2).

このような考え万で、よシ高いエネルギでのイオン打込
みマスクに必要な膜厚を求めると、例えば、IMeVで
は、約14 μm (1000/85 X 1.2)と
いう。およそ非現実的な膜厚が必要とされる。
Taking this into account, the film thickness required for a higher energy ion implantation mask is approximately 14 μm (1000/85×1.2) for IMeV, for example. Approximately unrealistic film thicknesses are required.

すなわち、厚さが10μm以上という膜を幅が1μmあ
るいはそれ以下で、0.1μm程度と精度よく加工する
ことが実際上はぼ不可能に近いばかシでなく、このよう
にマスクの膜厚が大きいと、パターン端部で、該マスク
膜の影の影響で、イオン打込みが行なわれない部分が出
現してしまう。この点をもう少し詳細に説明すると、第
2図に示したように、有限のイオンビーム径aを持つイ
オンビーム1をスキャニング系2から距離R離れた所に
置、いた半径rのウェーハ3に対して打ち込むと、つ:
:、’L −/%周辺でマスク膜4の膜厚dとした時の
影の幅ΔXは次式で表わされる。
In other words, it is practically impossible to process a film with a thickness of 10 μm or more to a width of 1 μm or less with a precision of about 0.1 μm; If it is large, a portion will appear at the end of the pattern where ions are not implanted due to the shadow of the mask film. To explain this point in more detail, as shown in Fig. 2, an ion beam 1 with a finite ion beam diameter a is placed at a distance R from the scanning system 2, and a wafer 3 with a radius r is If you type:
The width ΔX of the shadow when the thickness of the mask film 4 is d around :,'L −/% is expressed by the following equation.

ΔX = d r/R・・・・・・・・・・・・ (2
)一方、有限のビーム径aを持つために生ずる半影ボケ
ΔX′は次式(3)で表わされる。
ΔX = d r/R (2
) On the other hand, the penumbra blur ΔX' caused by having a finite beam diameter a is expressed by the following equation (3).

ΔX’=ar/R・・・・・・・・・・・・・・・ (
3)ここで、a=:tmX r=6on、a=3crn
という通常のイオン打込み装置で用いられる値を代入し
てΔXおよびΔX′を算出すると、膜厚14μmに対し
てそれぞれ0.7μmおよび0.35μmという値が得
られる。
ΔX'=ar/R・・・・・・・・・・・・・・・ (
3) Here, a=:tmX r=6on, a=3crn
When ΔX and ΔX' are calculated by substituting the values used in a normal ion implantation device, values of 0.7 μm and 0.35 μm are obtained, respectively, for a film thickness of 14 μm.

この打込み領域の寸法精度は、最小寸法の1710程度
必要であるから、例えば、最小寸法を1μmとすると、
ΔXおよびΔX′は約0.1μmとする必要がある。し
たがって、マスク材の膜厚はたかだか2μm以下とする
ことが必要である。しかしながら、従来技術ではこのよ
うな適切なマスク材るるいはこの組合せは得られていな
い。
The dimensional accuracy of this implantation area is required to be about 1710 of the minimum dimension, so for example, if the minimum dimension is 1 μm,
ΔX and ΔX' must be approximately 0.1 μm. Therefore, the film thickness of the mask material needs to be at most 2 μm or less. However, such suitable mask materials or combinations have not been available in the prior art.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、上記のような半導体装!製造の時に用
いる高エネルギイオン打込み(加速電圧はぼ500Ke
V以上)における従来技術の問題点を解決するためにな
されたもので、高エネルギイオン打込みにおいてもイオ
ン打込みマスクの膜厚を薄くシ、高精度なイオン打込み
を可能にする方法を提供することにある。
The object of the present invention is to provide a semiconductor device as described above! High-energy ion implantation used during manufacturing (acceleration voltage is approximately 500Ke)
This was done in order to solve the problems of the conventional technology in the case of high-energy ion implantation (V or higher), and to provide a method that allows high-precision ion implantation by reducing the thickness of the ion implantation mask even in high-energy ion implantation. be.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、上記の目的を達成するために、打ち込まれる
イオンのエネルギ損失の大きい材料をイオン打込みのマ
スク材料として用い、マスク材の膜厚を薄くするという
手段を用いる。さらに詳述すれば、打ち込1れるイオン
が高いエネルギを持つ時に、第1図に典型的な例として
示すように、基板11の上に形成するマスク層を上層1
2と下層13からなる少なくとも2層構造のものとし、
上層12にはタングステンやモリブデンなどの電子的な
エネルギ損失の大きい材料を用い、下層13にはレジス
ト等の有機材あるいは5iotやリンケイ酸ガラス等の
無機材のようにチャネリングを起さず、かつ低エネルギ
側で核エネルギ損失が大きい材料を用いるというように
、このような材料を組合せた少なくとも2層構造とする
もので64)、このようにすることにより以下のような
効袈を得ることができる。
In order to achieve the above object, the present invention uses a material that causes a large energy loss of implanted ions as a mask material for ion implantation, and uses a method of reducing the film thickness of the mask material. More specifically, when the implanted ions have high energy, as shown in a typical example in FIG.
It has at least a two-layer structure consisting of 2 and a lower layer 13,
The upper layer 12 is made of a material with large electronic energy loss such as tungsten or molybdenum, and the lower layer 13 is made of a material that does not cause channeling and has low energy consumption, such as an organic material such as resist or an inorganic material such as 5iot or phosphosilicate glass. A material with a large nuclear energy loss is used on the energy side, and at least a two-layer structure is created by combining such materials64). By doing so, the following effects can be obtained. .

(1)  イオンエネルギが高エネルギとなる側には少
なくとも高エネルギ損失材料を用いて、主に電子エネル
ギ損失によりそのエネルギを吸収させるため、チャネリ
ングが起らず、イオン分布が異常になることはない。し
たがって、例えば、タングステン、モリブデン等の低い
イオンエネルギ側ではチャネリングを起し易い高エネル
ギ損失材料を用いることができ、マスク材としての加工
精度も十分高くできる。
(1) At least a high energy loss material is used on the side where the ion energy is high, and the energy is absorbed mainly through electronic energy loss, so channeling does not occur and the ion distribution does not become abnormal. . Therefore, for example, a high energy loss material that tends to cause channeling on the low ion energy side, such as tungsten or molybdenum, can be used, and the processing accuracy as a mask material can be sufficiently high.

(2)  イオンエネルギが低エネルギとなる側では、
レジスト等の有機材料、sio、やリンケイ酸ガラス等
のアモルファス材料を用いるため、チャネリング等の異
常分布が生ずることを防止できる。
(2) On the side where the ion energy is low,
Since an organic material such as a resist, an amorphous material such as SIO, or phosphosilicate glass is used, abnormal distribution such as channeling can be prevented from occurring.

以上の二徨以上の材料の組み合せによυ、十分実用に耐
える程度に薄く、かつ高精度のバターニングを可能とす
るイオン打込みマスクを実現することができる。
By combining two or more of the above materials, it is possible to realize an ion implantation mask that is sufficiently thin for practical use and that enables highly accurate patterning.

マスクとなるべき膜の膜厚に関し、さらに詳述する。S
iO2、レジス)PSG等の材料は、式(1)で表わ嘔
れるイオン阻止能を持つが、タングステン、モリブデン
等の重金属は、マスクの膜厚をt1加速エネルギをEと
するとボロン・イオンに対しほぼ t=0.9x、l        ・・・・・・・・・
・・・ (4)またリンイオンに対しては t=o、4sxJ′g       ・・・・・・・・
・・・・ (5)ヒ素の場合には t=o、3zxJE       ・・・・・・・・・
・・・ (6)で表わされる膜厚のイオン打込みマスク
を必要とする。ここでE、tの単位はおのおのMeV%
μmである。従って例えば、IMeVのボロン・イオン
を完全に阻止する為には10%のプロセス・マージンを
入れても約1.0μm1  又リンイオンの場合は0.
5μm1 ヒ累の場合は0.35μmの重金属膜厚を必
要とするに過ぎない。又2 M e Vの場合もおのお
の、1.4μm、0.7μm、0.52μm程度の膜厚
となる。
The thickness of the film to be used as a mask will be explained in more detail. S
Materials such as iO2, Regis) PSG have an ion-blocking ability expressed by the formula (1), but heavy metals such as tungsten and molybdenum are inhibited by boron ions when the film thickness of the mask is t1 and the acceleration energy is E. On the other hand, approximately t=0.9x, l ・・・・・・・・・
... (4) Also, for phosphorus ions, t=o, 4sxJ'g...
・・・・・・ (5) In case of arsenic, t=o, 3zxJE ・・・・・・・・・
... An ion implantation mask with a film thickness expressed by (6) is required. Here, the units of E and t are MeV%
It is μm. Therefore, for example, in order to completely block IMeV boron ions, even if a 10% process margin is included, it will be about 1.0 μm1, and in the case of phosphorus ions, it will be about 0.0 μm.
In the case of a 5 .mu.m layer, a heavy metal film thickness of only 0.35 .mu.m is required. Also, in the case of 2 M e V, the film thicknesses are approximately 1.4 μm, 0.7 μm, and 0.52 μm, respectively.

しかしながら、タングステン、モリブデン等の材料は、
いわゆるチャネリングを起し易いため、特に核的なエネ
ルギ損失が支配的になる重い質量のイオンのエネルギの
低い部分で完全なマスクとはなり得ない。この限界エネ
ルギは、イオンの質量に依存し、例えばボロンでは10
〜20KeV。
However, materials such as tungsten and molybdenum
Since so-called channeling is likely to occur, it cannot be a perfect mask, especially in the low energy region of heavy mass ions where nuclear energy loss becomes dominant. This critical energy depends on the mass of the ion; for example, for boron, 10
~20KeV.

リンでは約100KeV、ヒ素では約300KeVであ
る。従って、これ以下のエネルギの部分は、アモルファ
ス材料で阻止する必要がある。おのおののイオンに対し
、5IO1、レジスト、PSG等のアモルファス材料と
して必要な膜厚は、0.1μm。
It is about 100 KeV for phosphorus and about 300 KeV for arsenic. Therefore, it is necessary to block the energy below this level using an amorphous material. The film thickness required for each ion as an amorphous material such as 5IO1, resist, or PSG is 0.1 μm.

0、2 tt m 、 0.3 tt m程度である。They are approximately 0, 2 tt m, and 0.3 tt m.

式(4)〜式(6)と、この必要膜厚を考慮すれば、各
イオンの加速エネルギとおのおのの必要なマスク膜厚を
算出できる。
By considering equations (4) to (6) and the required film thickness, the acceleration energy of each ion and the required mask film thickness can be calculated.

他のイオンに関しても、マスクとして必要な膜厚を実験
的に知る事が出来れば、同様にして算出出来る事は言う
迄もない。発明者の実験によれば、イオン打込みマスク
として必要な膜厚tはほぼ打込みイオン質量Mの平方根
に反比例する。よって、t oc 1/V”M    
    ・・・・・・・・・・・・ (7)式(7)か
ら、例えばシリコンイオンをIMeVで打込む場合には
、シリコンの質量が28である事から、約0・53μm
の重金属マスクと、その下に0.2μmのアモルファス
マスクを必要とする。
It goes without saying that for other ions, if the film thickness required as a mask can be known experimentally, it can be calculated in the same way. According to the inventor's experiments, the film thickness t necessary for the ion implantation mask is approximately inversely proportional to the square root of the implanted ion mass M. Therefore, t oc 1/V”M
・・・・・・・・・・・・ (7) From equation (7), for example, when implanting silicon ions at IMeV, since the mass of silicon is 28, it is approximately 0.53 μm.
It requires a heavy metal mask of 100 µm and an amorphous mask of 0.2 μm underneath.

実施例1 第3図に本発明の一実施例を示す。Example 1 FIG. 3 shows an embodiment of the present invention.

第3図(a)は、P型、(100)面、10・Ω”ff
iのシリコン基板14上に1000t:’のウェット酸
化で、厚さ0.4μmのSin、層15を成長させた後
、その上にホトレジス)AZ1350J (商品名:シ
ツプレ゛イ社製)膜16を4嘔1.5μmに回転塗布に
より形成し、100Cで20分間ベーク後、さらにその
上にスパッタ法によりタングステン(以下Wと略記する
)膜17を厚さ0.5μm堆積嘔せた状態を示す。第3
図(b)は該構造上にさらにホトレジス)AZ1350
J膜を0.5μmの厚さに堆積後、所定のパターンに従
って露光、現像し、レジストパターン18を形成した状
態を示す。第3図(C)は該構造上の前記W層17、前
記下層レジスト層16およびSin、層15を最上層の
レジストパターン18を最初のマスクとして順次反応性
イオンエツチング(以下R,IEと略記する)により加
工して、Sin、層15、レジスト層16、タングステ
ン層17の3層パターンからなるイオン打込みマスクを
形成する。レジストパターン18は下層レジスト層16
を加工する場合に除去される。上記の3層パターンをマ
スクとして、ボロンイオン(以下B”、!:略記する)
を加速エネルギIMeVで5×101!crn−”打ち
込んでシリコン基板14中にB+イオン打込み層19を
形成した状態を示す。この時、前記B0イオンは、W−
レジスト−5ho、の3層からなるマスクにより完全に
止めることができ、該マスク層のない、露出しているシ
リコン基板部分のみにイオン打込み層19を形成するこ
とがでさた。
Figure 3(a) shows P type, (100) plane, 10・Ω”ff
After growing a 0.4 μm thick Si layer 15 on a silicon substrate 14 of 1000 t:' by wet oxidation, a photoresist (AZ1350J) film 16 (trade name: manufactured by Shippley Co., Ltd.) was formed on top of it. A tungsten (hereinafter abbreviated as W) film 17 was formed to a thickness of 1.5 μm by spin coating, baked at 100 C for 20 minutes, and then deposited thereon to a thickness of 0.5 μm by sputtering. Third
Figure (b) shows an additional photoresist (AZ1350) on the structure.
A resist pattern 18 is shown in which a J film is deposited to a thickness of 0.5 μm, exposed and developed according to a predetermined pattern. FIG. 3(C) shows that the W layer 17, the lower resist layer 16 and the Sin layer 15 on the structure are sequentially etched by reactive ion etching (hereinafter abbreviated as R and IE) using the uppermost resist pattern 18 as a first mask. An ion implantation mask consisting of a three-layer pattern of a Sin layer 15, a resist layer 16, and a tungsten layer 17 is formed. The resist pattern 18 is the lower resist layer 16
removed when processing. Using the above three-layer pattern as a mask, boron ions (hereinafter referred to as “B”, !: abbreviated)
The acceleration energy IMeV is 5×101! crn-" implantation to form a B+ ion implantation layer 19 in the silicon substrate 14. At this time, the B0 ions are W-
The ion implantation layer 19 could be completely stopped by using a mask consisting of three layers of resist 5ho, and the ion implantation layer 19 could be formed only on the exposed silicon substrate portion where the mask layer was not present.

なお、本実施的においては、シリコン基板14表面に形
成したSin1層15をR,IEにより除去した後にイ
オン打込みを行なったが、これは、8i0゜層15を残
したままでイオン打込みすることも可能でるる。前記B
9打込み層19は前記マスクを形成しているW層17、
ホトレジスト層16を除去した後、アニールを加えるこ
とによp、C−MOSのウェルとして使用することが可
能である。
In this embodiment, the ion implantation was performed after the Sin1 layer 15 formed on the surface of the silicon substrate 14 was removed by R and IE, but the ion implantation could also be performed with the 8i0° layer 15 remaining. Out. Said B
9. The implantation layer 19 includes a W layer 17 forming the mask,
After removing the photoresist layer 16, it can be used as a p, C-MOS well by applying annealing.

また、本実施例では、W層17、レジスト層16を几I
Eにより加工したが、このために、寸法精度は、はぼ0
.1μmと良好な値を得るこ去ができた。また、エツチ
ングもRIEのみでなく、たとえば、μ波プラズマ、光
励起プラズマ等の他の異方性加工手段を使用することに
より、同等あるいはそれ以上の寸法精度を得ることが可
能である。
Further, in this embodiment, the W layer 17 and the resist layer 16 are
The dimensional accuracy was approximately 0.
.. We were able to obtain a good value of 1 μm. In addition, etching is not limited to RIE, and by using other anisotropic processing means such as μ-wave plasma, optically excited plasma, etc., it is possible to obtain the same or higher dimensional accuracy.

実施例2 本実施例では、いわゆるリスト・オフ法によりマスクパ
ターンを形成する方法を示す。
Embodiment 2 This embodiment shows a method of forming a mask pattern by a so-called list-off method.

第4図(a)は、P型、(100)面、10Ω’ffi
のシリコン基板14に、いわゆるLOCO8法によって
厚さ1μmのフィールド酸化膜20を成長させた後、イ
オンを打ち込むべき基板部分上に厚さ1.5μmのホト
レジストパターン21を形成した状態を示す。第4図Φ
)は、該パターン21の付いた基板14上に、光励起法
により厚さ0.5μmのS r Ot層22および厚さ
0.5μmのW層23を形成した状態を示す。おのおの
の層は、モノシラン(Si&)と亜酸化窒素(N、0)
の混合ガスおよび6弗化タングステン(WFa)と水素
(Hl)の混合ガスを原料とし、キセノンランプの光を
照射して形成した。第4図(C)は、リフト・オフ法に
より前記レジストパターン21をその上のStew層2
2、W層23と共も除去した後、この基板14にヒ素イ
オン(As”)を2MeVで5 X 10”cm−”打
込み、基板14中にAS+打込み層24を形成した状態
を示す。第4図(d)は、光励起法によp形成した前S
in。
Figure 4(a) shows P type, (100) plane, 10Ω'ffi
A field oxide film 20 with a thickness of 1 μm is grown on a silicon substrate 14 by the so-called LOCO8 method, and then a photoresist pattern 21 with a thickness of 1.5 μm is formed on the portion of the substrate into which ions are to be implanted. Figure 4Φ
) shows a state in which a 0.5 μm thick S r Ot layer 22 and a 0.5 μm thick W layer 23 were formed on the substrate 14 having the pattern 21 by a photoexcitation method. Each layer consists of monosilane (Si&) and nitrous oxide (N,0)
and a mixed gas of tungsten hexafluoride (WFa) and hydrogen (Hl) were used as raw materials and were formed by irradiating light from a xenon lamp. FIG. 4(C) shows how the resist pattern 21 is removed by the Stew layer 2 thereon by the lift-off method.
2. After removing the W layer 23 as well, arsenic ions (As") are implanted into the substrate 14 at 2 MeV and 5 x 10"cm-" to form an AS+ implanted layer 24 in the substrate 14. Figure 4(d) shows the pre-S formed by the photoexcitation method.
in.

層22およびW層23を除去した後、窒素中で950C
,30分間熱処理することによシ、前記AS0打込み層
24をバイポーラトランジスタの埋込み層として用い、
通常の方法でペース25、エミッタ26、コレクタ27
を形成し、通常のバイポーラトランジスタを形成した状
態を示す。
After removing layer 22 and W layer 23, 950C in nitrogen
, by heat treatment for 30 minutes, the AS0 implantation layer 24 is used as a buried layer of a bipolar transistor,
Pace 25, Emitter 26, Collector 27 in the usual way
This shows the state in which a normal bipolar transistor is formed.

実施例3 本実施例では、耐熱性の高い有機材料層上に、CVD−
?17金属層を堆積してイオン打込み用マスクを形成し
た場合を示す。
Example 3 In this example, CVD-
? 17 shows a case where a metal layer is deposited to form an ion implantation mask.

第5図(a)は、シリコン基板14、フィールド酸化膜
20、ゲート酸化膜36、ゲート28、ンース29、ド
レーン30、PSG膜31、AI配線32、保護膜33
からなるMOSFETおよび複数個のMO8ICにおい
て、該MOSFET上に耐熱性ポリイミド樹脂としてP
IQ(商品名;日立化成社製)の層34を厚さ2μmに
回転塗布し、200Cでベークした後、さらにその上に
基板温度350CでWFaとHlの混合ガスを原料ガス
としてW層35を厚さ1μm堆積した状態を示す。第5
図(b)は、前記W層35およびPIQ層34のイオン
打込みされるべき部分を通常のリング2フイとRIEを
用いて取り除き、B9イオンを1.5MeVでI X 
10”m’打ち込み、前記MO8FETのチャネル部分
にイオン打込み層37を形成した状態を示す。このよう
にして、本実施例ではMOSFETのしきい電圧V−T
已を索子完成後に制御することが可能になる。
FIG. 5(a) shows the silicon substrate 14, field oxide film 20, gate oxide film 36, gate 28, gate 29, drain 30, PSG film 31, AI wiring 32, and protective film 33.
In a MOSFET consisting of
A layer 34 of IQ (trade name; manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) was spin-coated to a thickness of 2 μm and baked at 200C, and then a W layer 35 was formed on it at a substrate temperature of 350C using a mixed gas of WFa and Hl as a raw material gas. This shows a state in which the film has been deposited to a thickness of 1 μm. Fifth
In Figure (b), the portions of the W layer 35 and the PIQ layer 34 to be ion-implanted are removed using a normal ring 2 film and RIE, and B9 ions are implanted at IX at 1.5 MeV.
10"m' implantation, and an ion implantation layer 37 is formed in the channel portion of the MO8FET. In this way, in this example, the threshold voltage V-T of the MOSFET is
It will be possible to control it after the cable is completed.

この場付も、W膜35とポリイミド膜34をイオン打込
みのマスクとして使用しているので、チャネル部分への
イオンのドープは極めて正確に行なうことができる。
In this case as well, since the W film 35 and polyimide film 34 are used as masks for ion implantation, the channel portion can be doped with ions very accurately.

夷m例4 本実施例では、アイソレーション部形成後に、不純物ド
ープ層を形成する方法を示す。
Example 4 This example shows a method of forming an impurity doped layer after forming an isolation section.

第6図(a)は、P型(Zoo)面10Ω”07gのシ
リコン基板14に、反応性スパッタエッチによって溝幅
1μm、深さ3μmのを形成し、さらにCVD法によっ
て厚さ0.7μmの5in2膜39を堆積して該溝を埋
めた状態を示す。
FIG. 6(a) shows that a groove with a width of 1 μm and a depth of 3 μm is formed on a silicon substrate 14 with a P-type (Zoo) surface of 10Ω”07g by reactive sputter etching, and then a groove with a thickness of 0.7 μm is formed by CVD. A state in which a 5in2 film 39 is deposited to fill the trench is shown.

第6図03)は、該CVD  Sin、膜39上に厚さ
1μmのタングステン膜4oをスパッタ法により堆積し
た状態を示す。
FIG. 6 (03) shows a state in which a 1 μm thick tungsten film 4o is deposited on the CVD Sin film 39 by sputtering.

第6図(C)は、該タングステン膜4oおよび8iQ。FIG. 6(C) shows the tungsten films 4o and 8iQ.

膜30をホトレジスト42をマスクにして加工し、イオ
ン打込みすべき領域の該タングステン膜4゜および5i
nt膜39を取シ除き、Pイオンを2MeVでI X 
1 o”crn−”、および500KeVで1×1σ”
crrl−’打込み、n型の拡散層41を形成した状態
を示す。
The film 30 is processed using the photoresist 42 as a mask, and the tungsten film 4° and 5i in the ion implantation area are processed.
The nt film 39 is removed and P ions are irradiated with IX at 2 MeV.
1 o”crn-” and 1×1σ” at 500 KeV
This figure shows the state in which an n-type diffusion layer 41 is formed by crrl-' implantation.

このような方法により、n型ウェルを精度よく形成でき
た。又P型ウェルについても同様に精度よく形成できる
。本実18例ではアイソレーションは溝型でろるが、通
常のLOCO8構造でも使用できる事は言う迄もない。
By such a method, an n-type well could be formed with high precision. Furthermore, P-type wells can be formed with high precision as well. In this 18th example, the isolation is groove type, but it goes without saying that the normal LOCO8 structure can also be used.

又この場合には、下地のアモルファス材料として、Cv
D SiO!ではなし、有機物、例えばP I Q、ホ
トレジスト等を使用すれば、素子分離用S iOt膜を
そのまま残しておく事ができるのは、言う迄もない。
In this case, as the underlying amorphous material, Cv
DSiO! Needless to say, if an organic material such as P IQ or photoresist is used, the SiOt film for element isolation can be left as is.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の実mff1Jで示したように、本発明によれば従
来技術では照度的に実現できなかった加速電圧はぼ50
0KeV以上の高エネルギイオンの半導体装直中の所望
部分へのイオン打込みが可能になるため、その技術的な
効果は犬である。
As shown in the above actual mff1J, according to the present invention, the acceleration voltage, which could not be achieved in terms of illuminance with the prior art, is approximately 50
Since it becomes possible to implant high-energy ions of 0 KeV or more into a desired portion directly inside the semiconductor device, the technical effects are significant.

なお、上記説明では、イ万ンエネルギ損失の犬@な膜と
して、タングステンとモリブデンを示したが、これ以外
にも多くの材料の膜を使用できる。
In the above description, tungsten and molybdenum are shown as films with high energy loss, but films of many other materials can be used.

すなわち、タングステン、モリブデンのみではなく、た
とえは金、白金、ジルコニウム、コバルト、鉄、タンタ
ル、ニッケルなど比重が約5以上の各種金属またはこれ
らのシリサイドを使用できる。
That is, in addition to tungsten and molybdenum, various metals having a specific gravity of about 5 or more, such as gold, platinum, zirconium, cobalt, iron, tantalum, and nickel, or their silicides can be used.

比重が約5よシ小さくなると、膜厚を太きくしなけれは
ならないので、好1しくない。
If the specific gravity is less than about 5, the film must be thicker, which is not preferable.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の原理説明図、第2図はイオン打込み装
置によるイオン打込み状態を説明するための図、第3図
乃至第1図は本発明の実施例を示す図でめる。 1・・・イオン線、2・・・偏向プレー)、3,11.
14・・・基板、4.12.13.15.16.17,
22.23゜34.35,39.40・・・イオン打込
みマスク、20・・・フィールド酸化膜、18.21・
・・レジストパターン、19.24.37・・・イオン
打込み層、36・・・ゲート酸化膜、25・・・ベース
、26・・・エミッタ、27・・・コレクタ、28・・
・ゲート、29・・・ソース1、、fll  タ 第 2 区 第 3 圀 ((L) 第 4 z
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the state of ion implantation by an ion implantation device, and FIGS. 3 to 1 are diagrams showing embodiments of the present invention. 1... Ion beam, 2... Deflection play), 3, 11.
14... Substrate, 4.12.13.15.16.17,
22.23゜34.35,39.40...Ion implantation mask, 20...Field oxide film, 18.21.
...Resist pattern, 19.24.37...Ion implantation layer, 36...Gate oxide film, 25...Base, 26...Emitter, 27...Collector, 28...
・Gate, 29... Source 1,, full ta 2nd ward 3rd ward ((L) 4th z

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 半導体基板中の所定領域に高エネルギイオンを打込むに
当り、該イオン打込み用マスクとして、少なくとも、イ
オンエネルギ損失の小さな第一層と、該第一層上に形成
されたイオンエネルギ損失の大きい第二層とからなる所
定パターンを有するマスクを用いる事を特徴とするイオ
ン打込み方法。
When implanting high-energy ions into a predetermined region in a semiconductor substrate, at least a first layer with a small ion energy loss and a second layer with a large ion energy loss formed on the first layer are used as a mask for the ion implantation. An ion implantation method characterized by using a mask having a predetermined pattern consisting of two layers.
JP23515085A 1985-03-04 1985-10-23 Ion implanting method Pending JPS6295821A (en)

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JP23515085A JPS6295821A (en) 1985-10-23 1985-10-23 Ion implanting method
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04107831A (en) * 1990-08-27 1992-04-09 Sharp Corp Manufacture of semiconductor device

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